Protihlukové stěny

Jednou z možností jak snižovat hluk ze železniční dopravy představuje výstavba protihlukových stěn. Již několik let vznikají okolo modernizovaných tratí kilometry dlouhé bariéry, na které se vynaloží cca 15 % z celkových nákladů realizované stavby. Protihlukové stěny sice zabraňují šíření hluku do krajiny a snižují nežádoucí působení hluku na obyvatelstvo, ale mají negativní dopad na krajinný ráz a znehodnocují přilehlé pozemky. Důležitá je otázka efektivnosti těchto bariér a jejich skutečný přínos. Realizace protihlukových stěn totiž není jedinou alternativou v rámci snižování hlukové zátěže.

Efektivnost protihlukových stěn na příkladu železniční dopravy

Ačkoliv se řadí železniční doprava mezi ekologické způsoby dopravy, přispívá přesto ke znečištění hlukem. V průmyslových zemích představuje hluk jedno z nejrozšířenějších ohrožení zdraví.

Působení hluku na lidský organismus:

• zvýšení krevního tlaku
• zrychlení tepu
• stažení periferních cév
• zvýšení hladiny adrenalinu
• ztrátám hořčíku

Z důvodu negativních vlivů, které hluk na lidský organismus má, existují příslušné normy, které hladinu upravují.

Legislativní úpravy v oblasti hluku (výběr):

Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a  o změně některých souvisejících zákonů Nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací Vyhláška č. 523/2006 Sb., o hlukovém mapování Vyhláška č. 531/2006 Sb., o stanovení seznamu aglomerací pro účely hodnocení a snižování hluku

Zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) Vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích stavby

* Zákon č. 503/2006 Sb., o podrobnější úpravě územního řízení a veřejnoprávní smlouvy

* Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2002/49/ES ze dne 25. června 2002, o hodnocení řízení hluku ve venkovním prostředí

Pro pochopení problematiky hluku je důležité odlišit dva pojmy, a to zvuk a hluk. Zvuk vzniká chvěním kapalin, těles nebo vzduchu. Hlukem pak rozumíme nechtěný zvuk, který člověka ruší, obtěžuje, anebo poškozuje. Podle §30 ods. 2 zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví se hlukem „rozumí zvuk, který může být škodlivý pro zdraví a jehož hygienický limit stanoví prováděcí právní předpis. Vibracemi se rozumí vibrace přenášené pevnými tělesy na lidské tělo, které mohou být škodlivé pro zdraví a jejichž hygienický limit stanoví prováděcí právní předpis.“ Běžné hladiny zvuku ilustruje následující tabulka :

Hladiny zvuku v prostředí (25-105 dB)

zasněžený les při bezvětří, tichá místnost v noci	30 dB
lednička v místnosti	40 dB
déšť	50 dB
hlasitý hovor	60 dB
symfonický orchestr	90 dB
rockový koncert, zdroje hluku v průmyslových provozech	100 dB

Základní limity pro venkovní hluk (např. u obytných domů) jsou:

Venkovní hluk	den (6:00-22:00)	noc(22:00-6:00)
základní limit - pro hluk jiný, než z dopravy	50 dB	40 dB
pro hluk ze silniční dopravy	55 dB	45 dB
pro hluk z železniční dopravy	55 dB	50 dB
pro hluk z hlavních silnic	60 dB	50 dB
pro hluk v ochranných pásmech drah	60 dB	55 dB
pro starou hlukovou zátěž	70 dB	60 dB
pro starou hlukovou zátěž u železničních drah	70 dB	65 dB

Prováděcí vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby k zákonu č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu, v §14, odst. 1 ukládá, že „...Stavba musí zajišťovat, aby hluk a vibrace působící na osoby a zvířata byly na takové úrovni, která neohrožuje zdraví, zaručí noční klid a je vyhovující pro prostředí s pobytem osob nebo zvířat, a to i na sousedících pozemcích a stavbách.“, a pokračuje odstavcem 2: „...Při zajišťování ochrany staveb proti vnějšímu hluku, zejména od dopravy, se musí přednostně uplatňovat opatření urbanistická před opatřeními chránícími jednotlivé stavby tak, aby byly splněny podmínky pro ochranu hluku v chráněném venkovním prostoru, chráněném venkovním prostoru staveb a chráněném vnitřním prostoru staveb.“ Rovněž Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2002/49/ES ze dne 25. června 2002 o hodnocení a řízení hluku ve venkovním prostředí stanoví povinnost vypracovávání hlukových map a akčních plánů a budování ochranných opatření ke snížení zatížení hlukem.

Z tohoto důvodu dochází při budování nových tratí či při rekonstrukcích stávajících, ke stavbám protihlukových stěn (PHS). Je však důležité položit si otázku, zda je toto velice nákladná opatření efektivní.

„Protihlukové stěny jsou navrhovány z různých materiálů: betonové, dřevěné, z recyklovaných plastů, ocelové i z lehkých kovů, skleněné průhledné. Výběr materiálu závisí na požadovaných akustických vlastnostech (stěny pohltivé nebo odrazivé), v úvahu však musí být vzata i trvanlivost konstrukce a odolnost proti poškození a krádeži. Barevné řešení je obvykle předmětem architektonické studie. Podél protihlukových stěn jsou vysazovány popínavé keře, ale pouze v místech, kde jsou pro to vhodné podmínky a kde nebude rušen provoz a údržba dráhy."

"Individuální protihluková opatření (IPO) se v souladu s platnými předpisy budují tam, kde účinek jiných opatření není dostatečný nebo kde by např. zřízení protihlukové stěny bylo neefektivní. Opatření slouží k posílení neprůzvučnosti pláště budovy, obvykle jde o výměnu oken v pobytových místnostech obrácených ke trati. Většinou se zřizují až pokud kontrolní měření hlukové zátěže během zkušebního provozu potvrdí překročení stanovených limitů.“''

Nákladnost protihlukových stěn budu demonstrovat na dvou projektech. Tím prvním z nich je Optimalizace trati Strančice - Praha Hostivař (18, 18 km), druhým pak Praha Libeň – Praha Běchovice (8, 763 km).

Strančice - Praha Hostivař

„Obtížnost přípravy (a později i realizace) stavby spočívala především v tom, že trať prochází silně urbanizovaným jihovýchodním okrajem Prahy a bouřlivě se rozvíjející oblastí Říčanska. Stavba se tak často dostávala do střetů s mnoha veřejnými i soukromými zájmy. To bylo i hlavním důvodem, proč úpravy směrového vedení trati byly navrženy a realizována prakticky ve stávající stopě s výjimkou cca 600 m dlouhé přeložky oblouku u obce Svojšovice. Maximální traťová rychlost pro běžné soupravy po dokončení stavby tak kolísá od 105 do 160 km/h. Naopak z důvodů "projednatelnosti" v území musel stavební program obsahovat kompenzace v podobě velkoryse řešených úprav silniční infrastruktury a rovněž tak rozsáhlých investic do protihlukových opatření (protihlukových stěn). Významná byla rovněž koordinace s různými investičními počiny probíhajícími v bezprostředním okolí stavby či přímo v jejím souběhu.“

„Pro splnění hygienických limitů bylo vybudováno celkem 17,5 km protihlukových zdí doplněných o individuální protihluková a opatření u obytných objektů (výměna oken). Součástí stavby byla zásadní modernizace a rekonstrukce měnírny ve Strančicích a úpravy místností a prostor ve stávajících objektech pro nové technologie a systém řízení železničního provozu.“

Stránčice - Praha-Hostivař
Délka	18,180 km
Investiční náklady	cca 3,6 mld Kč
Z toho PHS	326,761 mil. IKč (9,08 %)
Z toho IPO	60,3 mil. Kč (1,7 %)
Dohromady protihluková opatření tak činí cca 11 % ceny stavby

Jelikož bylo v rámci stavby vynaloženo 326, 761 mil. Kč na PHS a ty byly vybudovány v délce 17,5 km, vychází to hrubým výpočtem na 18, 67 mil. Kč za 1 km PHS. Je nutno však vzít v potaz, že výpočet je velice hrubý, neboť nebere v úvahu rozdílnou výšku jednotlivých protihlukových stěn.

Praha Libeň – Praha Běchovice

„Stavba je součástí průjezdu železničním uzlem Praha a přímo navazuje na unikátní projekt vznikající v Praze - Nové spojení a daný úsek železnice v Praze se pak zařadí do systému městské hromadné dopravy a umožní zvýšit její bezpečnost a rychlost, tudíž i pohodlí pro cestující. Dosavadní traťový úsek Libeň - Běchovice, pokud by nebyl modernizován, by se brzy stal úzkým hrdlem mezi tříkolejnou tratí z Běchovic do Poříčan a čtyřkolejným Novým spojením, které je v současné době ve výstavbě.“

„Po dokončení rekonstrukce trati z pražské Libně do Běchovic v celkové délce 8,76 kilometru budou vlakové soupravy v tomto úseku moci projíždět rychlostí až 160 km/h. Zvýší se rovněž kapacita trati, a to především dostavbou třetí koleje.“

„Na celém úseku došlo k výměně kolejového svršku i spodku, opraveny byly všechny mosty. Rekonstrukcí prošly železniční stanice Praha Běchovice, Praha Libeň a zastávky Praha Dolní Počernice a Praha Kyje. Vybudovány byly rovněž protihlukové stěny a provedena byla také individuální protihluková opatření.“ PHS byly vybudovány v celkové délce 3, 4 km.

Praha-Libeň - Praha-Běchovice
Délka	8,763 km
Investiční náklady	cca 2,194 mld Kč
Z toho PHS	70,151 mil. IKč (3,2 %)
Z toho IPO	13,637 mil. Kč
Dohromady protihluková opatření tak činí cca 3,82 % ceny stavby

Opět za použití velice hrubého výpočtu vychází, že 1 km protihlukových stěn na trati Praha Libeň - Praha Běchovice vyšel na 20, 63 mil. Kč.

Porovnání PHS s nákupem supermoderní vlakové soupravy

Z výše uvedených příkladů je zřetelné, že průměrný náklad na 1 km PHS činí cca 20 mil. Kč. Nový moderní rakouský vlak Railjet přijde na 457 mil. Kč, což následně podle přepočtu vyjde na 13 mil. Kč/km provozu:

c = C x N/L = C x 2/(Ti x vo) = 457 x 2/(1 x 70) = 13 mil. Kč/km

c ... cena vozidel připadajících na jednotku délky tratě

C ... cena vozidel pro jeden vlak

N/L ... počet vlaků připadajících na jednotku délky tratě

Ti ... interval mezi vlaky

vo ... oběhová rychlost

Rakouský Railjet, pořizovací cena cca 457 mil. Kč

Náklad na 1 km v případě pořízení nové soupravy tvoří 65% nákladů na 1 km PHS. Zatímco PHS přispívá ke snížení hluku jen v místě, na kterém stojí, moderní souprava působí tzv. „kudy jede“. Nejedná se o pouhé zmírnění účinku, tedy náklady na vyhnutí se negativním vlivům, nýbrž o řešení u zdroje. Investice do nové soupravy je skutečným nákladem na zamezení, neboť řeší samotný vznik hluku. Je tedy prokazatelné, že i v tomto případě se více vyplatí prevence, nežli represe, tzn., je lepší hluku předcházet (zamezit jeho vzniku), než jej „odstraňovat“, čili vyhnout se jeho dopadům.

Škoda – City Elefant, pořizovací cena cca 220 mil. Kč

Další možná opatření na zamezení vzniku hluku

Na vozidle	Na trati
Optimalizace tvaru kola (2-10 dB)	Kolejnicové podložky (2-3 dB)
Protihlukové absorbéry na kolo (cca 6 dB)	Kolejnicové abosorbéry (3-4 dB)
...	...

Mezi opatření na vozidlech patří i výměna brzdových špalíků. Mění se špalíky litinové za špalíky z kompozitních materiálů („Brzdové špalíky typu K“ a „Brzdové špalíky typu LL“). Litinové špalíky zdrsňují oběžné plochy kol a způsobují následně větší hluk při jízdě po kolejnici. Měření prokázala snížení hlukových emisí o cca 6 – 8 dB.

Brzdové špalíky typu "K"

Špalíky typu K jsou vyrobeny z organického kompozitního materiálu a mají ve srovnání s tradičními špalíky odlišné brzdné vlastnosti. Dodatečné vybavení proto vyžaduje úpravy brzdového systému, což vede k dodatečným počátečním nákladům až do výše 10 000 EUR na každý kolejový vůz. Jsou velmi účinné, pokud jde o snížení hluku (snížení až o 10 dB, což se rovná 50 %), a u nových vozů jsou obecně považovány za bezdopadové z hlediska nákladů.

Brzdové špalíky typu "LL"

Špalíky typu LL vyžadují pouze drobné úpravy brzdového systému. Jsou zkonstruovány tak, aby jejich brzdné vlastnosti byly velmi podobné vlastnostem litinových brzdových špalíků. Jsou vyrobeny buď z organického kompozitního materiálu, nebo ze slinutého kovu a snižují hluk v řádově stejném rozsahu jako špalíky typu K. Ačkoli práce na jejich vývoji začala již v roce 1999, v důsledku velmi náročné technologie ještě na počátku roku 2008 nezískaly konečnou homologaci.

Brzové špalíky => snížení hlukových emisí cca o 6-8 dB
Náklady:
Na rekonstrukci	100-500 € (2 536-12 682 Kč) na nápravu
Na homologaci	15-65 tisíc € (380-1 650 tis. Kč) na řadu vozů
- pro typ K ještě	4-4,5 tis. € (100-115 tis. Kč) na vůz

Evropská unie počítá s dotacemi na vybavení vlaků novými špalíky z litinových materiálů. Do roku 2025 plánuje za tímto účelem vynaločit 200 - 700 mil. €. Ačkoliv se s tímto efektivním opatřením počítá, dochází ve členských zemích stále k výstavbám protihlukových stěn a to za 150 - 200 mil € ročně.

Závěrečné zhodnocení

Ze všech výše uvedených údajů vyplývá, že aktivní protihluková opatření (přímo u zdroje hluku) jsou efektivnější. Přinášejí jednak citelnější snížení hlukové zátěže a jsou i hospodárnější. Budování protihlukových zdí představuje alternativu, která řeší následky, tedy ex post až hluk vznikne. Jedná se o nepříliš hospodárné pasivní opatření, které je nejenže dražší, ale v porovnání s aktivními opatřeními nepřináší srovnatelné snížení hluku. Se snížením hluku v průměru o 3 dB, nemohou PHS konkurovat aktivním opatřením snižujícím hluk, a to až o 10 dB.

Z výše zmíněných faktů mohu sestavit graf mezních nákladů na zamezení znečištění hlukem. Z grafu je patrné, že čím méně se bude do protihlukových opatření investovat (osa y), tím bude v prostředí znečištění hlukem vyšší (vyjádřeno v dB na ose x). Podnikaná protihluková opatření tak přináší určité snížení hluku. Broušením kol a kolejnic, může dojít k významnému snížení emisí hluku, a to o až 15 dB . V případě kompozitních brzdových špalíků to může být snížení od 6 do 10 db. Při nákupu nové vlakové soupravy dochází nejen k významnému snížení hlukových emisí, ale rovněž i k růstu komfortu cestujících, jako i jejich bezpečnosti. Toto opatření představuje nákladnější variantu oproti předchozím opatřením, ale přináší s sebou komfort úplně nové soupravy. Další dodatečné snížení s sebou přináší již podstatně vyšší mezní náklad. Dodatečné snížení hlučnosti o pár decibelů znamená vynaložení významného mezního nákladu na zamezení znečištění hlukem. Další a další opatření se tak stává méně a méně efektivním.

Graf jasně ilustruje předchozí závěr. Protihlukové stěny znamenají snížení imisí hluku v prostředí, ale nepředstavují tak efektivní řešení, jako náklady vynaložené na samotné snížení emisí hluku, tedy náklady na zamezení vzniku hluku prováděné přímo na soupravách či kolejnicích.

Zdroje

• Správa železniční dopravní cesty, s. o., Stavební správa Praha, Ing. Jarmila Karnecká. KARNECKÁ, Jarmila, Ing.: Modernizace železniční infrastruktury a její ovlivnění legislativními požadavky v oblasti hluku v ČR a ve světě. Správa železniční dopravní cesty, s. o., Stavební správa Praha. Přednáška přednesena v rámci konference ŽELEZNICE 2009 pořádané společností SUDOP, Praha, Hotel Olšanka, 12. 11. 2009.
• HLAVÁČEK Jan: Zpráva z mezinárodního jednání Expertní skupiny UIC/CER pro hluk a vibrace „Network noise“, Paříž. 8. - 9. 9. 2009.
• Železniční magazín, 3/2008.
• Železniční magazín, 4/2009.
• Silnice, železnice, 3/2009.

Zákony

• [1] Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některý souvisejících zákonů.
• [2] Zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon)
• [3] Zákon č. 503/2006 Sb. o podrobnější úpravě územního řízení a veřejnoprávní smlouvy
• [4] Zákon č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví
• [5] Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2002/49/ES ze dne 25. června 2002 o hodnocení řízení hluku ve venkovním prostředí.

Internetové zdroje

• [6] Listy Prahy 14, č. 2, únor. Nový železniční koridor v Praze 14
• SUDOP REVUE 4/09 Konference ŽELEZNICE 2009
• Hluk a emise – stránky zabývající se danou problematikou
• [7] Škoda - Příměstská jednotka CityElefant
• [8] ČD – Tiskové zprávy. České dráhy uvedly loni do provozu nové a modernizované vlaky za 4,2 miliardy Kč
• [9] Statistická ročenka ČD 2008.
• [10] Jan Hlaváček. Protihluková a protivibrační opatření používaná v evropské železniční síti.
• [11] Aleš Růžička, Řešení ochrany proti hluku z kolejové dopravy. Snižování hlukových emisí z kolejové dopravy pomocí vysoce účinných tlumících výrobků z elastometů (syntetických pryží).
• http://www.sudop.cz/cs/reference/stavby/zel_strancice-hostivar.php Trasa Strančice - Praha, Hostivař.
• [12] SŽDC, akční plán.
• [13] Limity hluku.
• [14] Bernhard Koch, Emise hluku a jeho snižování v železniční dopravě
• [15] Čtvrtý koridor.
• http://hluk.eps.cz/index.php?section=hluk&page=vliv-hluku-na-zdravi Hluk a Emise
• [16] Rail Training 2020 & safety (Transposition of legislation and progress on the field Kema-RTC)
• [17] Compliance regarding EU-Railway law and OSJD-Railway law
• [18] Rail interoperability & safety (Transposition of legislation and progress on the field Kema-RTC)

Mapy

• http://www.mapy.cz/#mm=ZP@sa=s@st=s@ssq=%C5%BEelezni%C4%8Dn%C3%AD%20stanice%20stran%C4%8Dice@sss=1@ssp=133377482_135299820_133840330_135713004@x=133569024@y=135605248@z=11 Strančice
• http://www.mapy.cz/#mm=ZP@sa=s@st=s@ssq=%C5%BEelezni%C4%8Dn%C3%AD%20%20Libe%C5%88@sss=1@ssp=133337600_135423488_133800448_135836672@x=133324800@y=135920640@z=10 Libeň